Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии динамической балансировки производства и потоков энергии в электросети для сокращения затрат на выработку и транспортировку и потерь эффективности в условиях изменяющегося спроса.

Номер контракта: 14.579.21.0084

Руководитель: Скобелев Петр Олегович

Должность руководителя: генеральный директор

Докладчик: Царев Александр Вячеславович, заместитель генерального директора

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
электроэнергетика, сети электроснабжения, энергоэффективность, поставка энергии, сокращение затрат, балансировка, сложность, планирование, управление, адаптивность, реальное время, мультиагентные технологии.

Цель проекта:
Обеспечение возможности динамически, в реальном времени, перераспределять потоки электроэнергии в больших гетерогенных сетях электроснабжения с многими поставщиками и потребителями, в зависимости от изменяющегося прогноза спроса, себестоимости производства различными методами, объемов производства и себестоимости транспортировки. Повышение экономической эффективности электросетей от перераспределения электроэнергии и прибыль от динамического перенаправления избытка электроэнергии на продажу (от 10% в текущих условиях до 50% в условиях внедрения новых типов электростанций и открытых моделей электроснабжения).

Основные планируемые результаты проекта:
Технология динамического планирования производства и перераспределения потоков электроэнергии в сетях различного масштаба, учитывающая изменения спроса, вырабатываемой мощности и других параметров в реальном времени.
Модели различных электросетей, на примере которых могут быть изучены основные эксплуатационные характеристики технологии и экономические характеристики моделей.
Экспериментальный образец программного обеспечения динамического планирования производства и потоков электроэнергии.
Результаты анализа разработанной технологии динамической балансировки на модельных примерах электросетей.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемая технология и основанный на ней ЭО ПО позволит:
- задавать начальную конфигурацию сети, включая размещение потребителей и поставщиков ресурсов и линий электропередач с их параметрами;
- задавать требуемые ограничения сети и отдельных узлов (пропускная способность, мощность, динамика переключения, потери в линии, себестоимость);
- моделировать процесс распределения и перераспределения производства и потоков в сети;
вводить непредвиденные события: например, резкий рост потребления, поломку любого ресурса или ввод нового ресурса, снижение мощности и т.п.;
- показывать выполнимость или невыполнимость поставки энергии в различные участки сети;
- показывать потоки и объемы производства в различных участках сети;
- вносить коррективы в процесс распределения и перераспределения заявок по ресурсам в сети путем учета текущих данных о загруженности, изношенности и потерях в передающих сетях;
- изменять конфигурацию сети для достижения заданных характеристик;
- визуализировать работу сети;
- рассчитывать себестоимость поставки энергии различным потребителям.
По сравнению с существующими подходами, в работе используются новые решения, обеспечивающие:
- Способность быстро (за гарантированное время) обрабатывать изменения, характерные для оперативного управления.
- Способность быстро обрабатывать изменения, характерные для моделирования сетей.
- Способность проактивно улучшать решение.
- Качество решений на уровне человека и выше.
- Масштабируемость на любой размер задачи.
- Способность давать пользователям подсказки по улучшению результатов.
Для решения поставленных задач применяются мультиагентные технологии и онтологическое описание.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основным применением разработанной технологии будет создание на ее основе систем локального, регионального и государственного управления производством и потоками электроэнергии.
Кроме того, результаты работы будут востребованы для моделирования и анализа развития электросетей, планирования ввода новых станций и линий передач в эксплуатацию.
Применение динамического планирования позволит внедрять в электроэнергетику новые бизнес-модели, включая, открытый рынок и динамическое ценообразование.
Результаты работы могут быть предложены следующим потенциальным потребителям:
- государственные структуры и органы местного самоуправления;
- производители и поставщики электроэнергии;
- строительные компании;
- управляющие компании.
Решение задачи динамической балансировки позволит создать научную и технологическую базу для управления потоками в реальном времени, что не доступно существующему программному обеспечению, и учесть важные проблемные аспекты, выявленные в других исследованиях:
- Затраты на топливо;
- Замедленная генерация электроэнергии;
- Технические потери в системе передачи;
- Трансграничные (интерфейсные) потоки;
- Требуется реактивный резерв генерации;
- Требуются новые системы передачи (ветер не там, где находится система передачи);
- Перегрузки в существующих системах передачи;
- Трудности с регулированием частоты и напряжения;
- Внезапная потеря мощности ветрового резерва;
- Необходима балансирующая мощность, что связано с прерывающимся ветром.
Результаты разработок могут быть коммерциализированы следующими путями:
- продажа лицензий на готовую к использованию систему;
- продажа технологии работы системы - посредством уступки патента и передачи исходных кодов;
- получение средств на новые специализированные R&D проекты;
- получение средств для построения промышленных применений;
- продажа системы, как сервиса по подписке.
Результаты будут представлены на отраслевых тематических выставках и конференциях в нашей стране и за рубежом.
Будут подготовлены публикации, индексируемые в Scopus и Web of Science.
Результаты проекта будут востребованы как на российском, так и мировом рынках.

Текущие результаты проекта:
В рамках работы выполнен первичный анализ проблемы и способов ее решения, разработаны имитационные модели сетей электроснабжения, характерные для современного состояния отрасли и для предполагаемого состояния в будущем. В состав разработанных моделей вошли сети регионального и федерального масштаба, а также пограничные участки сетей, представляющие интерес с точки зрения создания открытой сети электроснабжения и эффективного обмена электроэнергией с другими государствами. Разработаны алгоритмы визуализации больших сетей электроснабжения и алгоритмы визуализации микроэкономики электроснабжения с возможностью отслеживать физический и экономический маршрут отдельных пакетов электроэнергии от источников до конечного потребителя.
На текущем этапе разработаны алгоритмы динамического перестроения плана электроснабжения в ответ на изменения в спросе на потребление электроэнергии, снижение мощности или выход оборудования из строя, алгоритмы балансировки нагрузки в электросети с учетом ограничений на линии электропередачи, диапазона и динамики изменения мощности генерации электроэнергии, алгоритмы выявления проблемных участков в сетях электроснабжения и выработки рекомендаций по улучшению эффективности поставки энергии потребителям. Разработаны требования к функциональным возможностям и пользовательским интерфейсам экспериментального образца программного обеспечения (ЭО ПО) динамического планирования производства и поставки электроэнергии
Традиционные системы пакетного планирования не справляются с растущей сложностью решений и высокой динамикой изменений в среде, в которых многие бизнес-процессы, построенные обычно по необратимой каскадной модели, ограничивают гибкость и эффективность работы. Полученные в работе результаты являются новым подходом к преодолению указанных сложностей, основанным на использовании распределенных мультиагентных систем, базирующихся на фундаментальных принципах самоорганизации и эволюции, присущих живой природе, в которых расписание на каждом участке самоорганизуется в виде сети связанных операций, но при любом событии может гибко адаптивно перестраиваться.